Đề Thi đề Xuất Kì Thi Học Sinh Giỏi Các Trường Chuyên Khu Vực Duyên ...

Tải bản đầy đủ (.doc) (7 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Đề thi
>>
3. Đề thi lớp 11

Đề thi đề xuất kì thi học sinh giỏi các trường chuyên khu vực duyên hải và đồng bằng bắc bộ năm 2015 môn Vật Lý khối 11 của trường chuyên HƯNG YÊN

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (162.33 KB, 7 trang )

ADαr0ω0tHỘI CÁC TRƯỜNG CHUYÊN KHU VỰC ĐBDHBBĐỀ THI CHỌN HSG KHU VỰC ĐBDHBB LẦN THỨ VITRƯỜNG THPT CHUYÊN HƯNG YÊNMôn: Vật Lý( Thời gian: 180 phút không kể thời gian phát đề )Câu 1: Tĩnh Điện ( 3,5 điểm ) Cho một tụ điện cầu gồm hai bản tụ là hai vỏ cầu bằng kim loại, tâm O bán kính a và b (b > a). 1. Giả thiết không gian giữa hai bản chứa đầy chất có hằng số điện môi ε và độ dẫn điện σ. Ban đầu tụ không được tích điện. Sau đó bản tụ bên trong được truyền điện tích q0, bản tụ ngoài không tích điện. Hãy tìm: a. Quy luật thay đổi điện tích của bản tụ trong theo thời gian? b. Nhiệt lượng Q toả ra khi các điện tích ngừng dịch chuyển? 2. Giả thiết giữa hai bản có một lớp điện môi mà hằng số điện môi phụ thuộc vào bán kính r theo quy luật: 11 rεε =+ α trong đó ε1 và α là các hằng số dương. Điện tích hai bản là q và -q. Hãy tìm mật độ điện tích khối tại một điểm nằm trong khoảng giữa hai cực?Câu 2: Dao động ( 5 điểm ) Một hình trụ có thành mỏng, khối lượng M và mặt trong nhám với bán kính R có thể quay quanh trục nằm ngang cố định. Trục Z vuông góc với trang giấy và đi ra ngoài trang giấy. Một hình trụ khác, nhỏ hơn, đồng chất, có khối lượng m và bán kính r lăn không trượt quanh trục riêng của nó trên bề mặt trong của M; trục này song song với OZ a. Xác định chu kì dao động nhỏ của m khi M bị bắt buộc quay với tốc độ góc không đổi. Viết kết quả theo R, r, g b. Bây giờ M có thể quay (dao động) tự do, không bị bắt buộc, quanh trục Oz của nó, trong khi m thực hiện dao động nhỏ bằng cách lăn trên bề mặt trong của M. Hãy tìm chu kì dao động này. Câu 3: Điện từ ( 4,5 điểm ) Một chùm ion có độ phân kỳ rất nhỏ đi vào vùng từ trường B có đối xứng trục tại điểm A (xem hình vẽ), r zB B r B z= +. Từ trường giảm theo khoảng cách r theo quy luật 1/rn. Các ion chuyển động trong mặt phẳng ngang có vận tốc vuông góc với bán kính tại điểm A sẽ chuyển động theo quỹ đạo tròn bán kính r0. Cho rằng trong quá trình chuyển động nhiễu loạn vận tốc coi như không đổi. Hãy chứng minh a. Góc giữa bán kính đi qua điểm A và bán kính đi qua điểm hội tụ D trong mặt phẳng nằm ngang là n1πα−=. b. Nếu n=1/2 thì chùm hạt hội tụ tại D theo cả hai chiều, chiều ngang và chiều thẳng đứng.Câu 4: Quang học ( 3,5 điểm )Cho quang hệ đồng trục gồm thấu kính phân kì O1 và thấu kính hội tụ O2. Một điểm sáng S nằm trên trục chính của hệ trước O1 một đoạn 20cm. Màn E đặt vuông góc trục chính của hệ sau O2 cách O2 một đoạn 30cm. Khoảng cách giữa hai thấu kính là 50cm. Biết tiêu cự của O2 là 20cm và hệ cho ảnh rõ nét trên màn. Thấu kính phân kì O1 có dạng phẳng - lõm, bán kính mặt lõm là 10cm.MmRXYOθ ga. Tính tiêu cự của thấu kính phân kì O1 và chiết suất của chất làm thấu kính này. b. Giữ S, O1 và màn E cố định, người ta thay thấu kính O2 bằng một thấu kính hội tụ L đặt đồng trục với O1. Dịch chuyển L từ sát O1 đến màn thì vệt sáng trên màn không bao giờ thu nhỏ lại thành một điểm, nhưng khi L cách màn 18cm thì đường kính vệt sáng trên màn là nhỏ nhất. Tính tiêu cự của thấu kính L.Câu 5: Phương án thí nghiệm ( 3,5 điểm ) Hãy xây dựng phương án đo cảm ứng từ trong lòng một ống dây dài bằng điện kế xung kích. Điện kế xung kích là một điện kế khung quay mà khung của điện kế có momen quán tính lớn. Góc quay cực đại của khung khi có một dòng điện tức thời chạy qua khung tỉ lệ với điện lượng phóng qua khung. 1. Trình bày phương án đo. 2. Lập công thức tính cảm ứng từ theo kết quả đo. 3. Nêu các thiết bị bổ trợ cần dùng trong phép đo. 4. Cho biết sai số tỉ đối của phép đo điện tích, phép đo điện trở, phép đo độ dài đều là 1%. Hãy ước lượng sai số tỉ đối của phép đo cảm ứng từ bằng phương pháp này. Hết Người ra đề: Tạ Văn Hiển ĐT: 0944090836HƯỚNG DẪN VÀ ĐÁP ÁN CHẤMCâu Nội Dung Thang điểmCâu 11.a) 204 rqEπεε=. điện tích của bản trong ở thời điểm t. dtdqqErjrrI−====02244)(εεσσππ → 0.0( )tq t q eσεε−=. b) 0.00εεσεεσteqdtdqI−=−= không phụ thuộc r. 20Q RI dt∞=∫ với b2a1 1 1 1R dr ( )4 r 4 a b= = −πσ πσ∫ thì 200q1 1Q ( )8 a b= −πεε2. Chia mặt cầu thành các lớp mỏng dày dr. Gọi mật độ điện khối trong lớp đó là ρĐiện thông qua mặt ngoài lớp điện môi dày dr cách tâm r, theo định lí O-G là: 2 204 r dE 4 r .drρπ = πεsuy ra 0dEdrρ = ε. Cường độ điện trường 0 02 20 0 1q q (1 r)E4 r 4 r+ α= =πεε πε ε nên: 03 21q2( )4 r rαρ = − +πε.0,50,50,50,50,50,50,5Câu 2a. Xét tại thời điểm t bất kì, giả sử hình trụ M quay được góc φ quanh trục OZ, hình trụ m quay được góc ψ quanh trục của nó, tâm C của hình trụ m quay được góc θ quanh trục OZ Vì hình trụ m lăn không trượt, ta có liên hệ: R R rR r (R r)r r−φ = ψ + − θ ⇒ ψ = φ− θ (1)- Phương trình chuyển động quay của hình trụ m quanh trục (đi qua tâm quay tưc thời D vuông góc với mặt phẳng giấy)DI '' mg.rsinψ = θ (2)Từ (1), ta có :R R r'' '' ''r r−ψ = φ − θVì hình trụ M quay với tốc độ góc không đổi nên (R r)' 0 '' 0 '' ''r− −φ = ⇒φ = ⇒ ψ = θVới góc θ nhỏ, 2 2 2D1 3I mr mr mr2 2= + =, thay vào (2)3 (R r) 2g'' mg.r ''2 r 3(R r)− − − θ = θ ⇔ θ = θ − Vậy hình trụ m dao động điều hòa với tần số góc 2g3(R r)ω =−, chu kì 3(R r)T 22g−= πb. Xét tại thời điểm t bất kì, giả sử hình trụ M quay được góc φ quanh trục OZ, hình trụ m quay được góc ψ quanh trục của nó, tâm C của hình trụ m quay được góc θ quanh trục OZ Vì hình trụ m lăn không trượt, ta có liên hệ R R rR r (R r)r r−φ = ψ − − θ ⇒ ψ = φ + θ (1)- Áp dụng định luật II Niuton cho hình trụ m mgsin f m(R r) ''θ− = − θ (2)- Áp dụng phương trình chuyển động quay cho hình trụ m (trục quay qua C vuông góc với mặt phẳng giấy) 21mr '' fr2ψ = − (3)- Áp dụng phương trình chuyển động quay cho hình trụ M (trục quay qua O vuông góc với mặt phẳng giấy) 2OI '' fR MR '' fR f MR ''φ = ⇔ φ = ⇔ = φ (4)Từ (1), ta có :R R r'' '' ''r r−ψ = φ + θ (5)Thay (5), (4) vào (3), ta được :21 R R rmr '' '' MR ''2 r rm R r'' ( ) ''2M m r− φ + θ = − φ  − −⇒ φ = θ+Thay vào (2) :mMmg (R r) '' m(R r) ''2M m−θ = − θ − − θ+R XYOCmgNfθDψφfg (2M m)'' .(R r) (3M m)− +⇔θ = θ− +Vậy hình trụ m dao động điều hòa với tần số góc 2g (2M m).(R r) (3M m)+ω = θ− +, chu kì (R r) (3M m)T 2 .g (2M m)− += π+Câu 3 a. Xét chuyển động của ion trong mặt phẳng nằm ngang. Ký hiệu v là vận tốc trong mặt phẳng ngang của ion. Vì các ion có quỹ đạo khác rất ít so với quỹ đạo tròn bán kính r0, ta có gần đúng vr<< , do đó vθr ≈ . (1)Phương trình chuyển động là z2Bmqvrvr=− , (2)trong đó q>0 là điện tích của ion, Bz = -B(r). ( chiếu các thành phần véc tơ lên trục 0z và dấu trừ vì theo phương 0z từ trường giảm )Đặt r = r0(1+δ). Vì r khác r0 rất ít nên |δ| << 1. Đặt ) nδ(1BrrBB(r)0n00−≈= với B0 là cảm ứng từ tại r = r0. Thay vào (2) ta nhận được phương trình cho δ 0n)δ(1ωδ20=−+ , (3)với mqBrvω000==. Lời giải của (3) là ( )n1tωsinδδ0m−= (4)thỏa mãn điều kiện δ(t=0)=0. Do đó, ( )0n)1αsin =− khi n1πtωα0−== . (5)b. Phương trình chuyển động của ion trong mặt phẳng thẳng đứng tại r = r0 là: z),(rBmqvz0r−= .Ký hiệu z0 là tọa độ z của điểm A và xét z khác z0 rất ít. Đặt z = z0 + δz, |δz|<< 1. Ta có r 0 0 r 0 0 r 0 0qv qvz B (r ,z ) B (r ,z ) δz δz B (r ,z ) δzm z m z∂ ∂ = − + ⇒ = − ÷∂ ∂  . (6)Mặt khác, vì 0B=×∇ nên rBzBzr∂∂=∂∂. Thay vào (5), ta nhận được δzrnBmqvzδ00−= hay 0δz ωn zδ20=+ . (7)Lời giải của (6) thỏa mãn điều kiện δz(t=0) = 0 là )ntsin(ω δzδz0m= . (8)Độ lệch δz = 0 khi 0,50,50,50,50,50,50,50,5 α = ω0t = nπ . (9)Phương trình (5) và (9) cùng thỏa mãn khi 21n= . Khi đó chùm ion hội tụ tại D theo cả phương ngang lẫn phương thẳng đứng.0,5Câu 4+ Sơ đồ tạo ảnh qua hệ: 2121SSSOO→→+ Ta có d1 = 20cm; ảnh rõ nét trên màn nên cmfdfddcmd 60.30222/22/2=−=⇒= + Mặt khác: cmdOOdOOdd 106050221/121/12−=−=−=⇒=++ Tiêu cự của thấu kính phân kì là: )(201020)10.(20./11/111cmddddf −=−−=+=+ Mặt khác: 5,12010111).1(111=−−+=+=⇒−=fRnRnf+ Từ sơ đồ tạo ảnh ta có S;O1 cố định nên S1 cố định, đặt khoảng cách từ thấu kính L đến màn E là x.+ Ta có: PQS2∆đồng dạng MNS2∆, nên: −−−=−−=−=−=xafxdfxdxdxdMNPQ11.111.112/2/2/2 với /180 90a d cm= + = fafxaxaaxaxfxMNPQ−−+−=−+−=1 Theo bất đẳng thức cô sy: )2(22fafaMNPQfafaMNPQfafxaxaa−≥⇒−≥⇒≥−+−Suy ra PQ min khi 2 2( ) (90 18)57,690a a x a xf cma x f a− − −= ⇒ = = =− ( theo gt khi x = 18cm thì PQ nhỏ nhất)0,50,50,50,50,50,50,5Câu 5 Dùng một cuộn dây bẹt có N vòng, có điện trở R, hai đầu được nối với điện kế xung kích G. Lồng cuộn dây bẹt ra ngoài ống dây điện dài (có diện tích tiết diện là S) tại điểm giữa. Gọi B là cảm ứng từ trong lòng ống dây điện dài mà ta cần xác định./2d2dxSS1S250cmO1LMNPQTừ thông qua ống dây bẹt: BS=φ Đột nhiên mở khoá K, s.đ.đ cảm ứng xuất hiện trong ống dây bẹtdtdBNSdtdNc−=−=φε Dòng điện cảm ứng tức thời chạy qua điện kế xung kíchdtdBRNSRicc−==ε Vậy: dqNSRdtiNSRdBc−=−=q0B 0RdB dqNS⇒ = −∫ ∫Suy ra NSRqB=.Biết R, N, S và đo được q thì ta tính được B.2. Phải dùng thêm một cuộn dây bẹt có số vòng N và điện trở R đã biết và một ngắt điện K.3. a) Phải đo tiết diện S của ống dây bằng cách dung thước kẹp để đo đường kính trong của ống dây điện dài. b) Phải đếm số vòng dây N của ống dây bẹt. c) Phải đo điện trở R của ống dây bẹt bằng một mạch cầu điện trở.4. Coi như N không có sai số, ta cóSSRRqqBB ∆+∆+∆=∆ Từ 2rSπ=, ta có: rrSS∆=∆2Biết rằng sai số tỉ đối của phép đo đường kính của ống, của phép đo điện tích và của phép đo điện trở đều là 1%. Ta có: %4≈∆BB0,50,50,50,510,50,5

Tài liệu liên quan

• Đề thi đề xuất kì thi học sinh giỏi các trường chuyên khu vực duyên hải và đồng bằng bắc bộ năm 2015 môn Vật Lý khối 11 của trường chuyên LÊ QUÝ ĐÔN ĐIỆN BIÊN
  • 7
  • 1
  • 7
• Đề thi đề xuất kì thi học sinh giỏi các trường chuyên khu vực duyên hải và đồng bằng bắc bộ năm 2015 môn Vật Lý khối 11 của trường chuyên BIÊN HÒA HÀ NAM
  • 3
  • 1
  • 12
• Đề thi đề xuất kì thi học sinh giỏi các trường chuyên khu vực duyên hải và đồng bằng bắc bộ năm 2015 môn Vật Lý khối 11 của trường chuyên TRẦN PHÚ HẢI PHÒNG
  • 5
  • 1
  • 10
• Đề thi đề xuất kì thi học sinh giỏi các trường chuyên khu vực duyên hải và đồng bằng bắc bộ năm 2015 môn Vật Lý khối 11 của trường chuyên HOÀNG VĂN THỤ HÒA BÌNH
  • 6
  • 925
  • 1
• Đề thi đề xuất kì thi học sinh giỏi các trường chuyên khu vực duyên hải và đồng bằng bắc bộ năm 2015 môn Vật Lý khối 11 của trường chuyên HƯNG YÊN
  • 7
  • 961
  • 3
• Đề thi đề xuất kì thi học sinh giỏi các trường chuyên khu vực duyên hải và đồng bằng bắc bộ năm 2015 môn Vật Lý khối 11 của trường chuyên LÀO CAI
  • 8
  • 923
  • 3
• Đề thi đề xuất kì thi học sinh giỏi các trường chuyên khu vực duyên hải và đồng bằng bắc bộ năm 2015 môn Vật Lý khối 11 của trường chuyên NAM ĐỊNH
  • 8
  • 931
  • 0
• Đề thi đề xuất kì thi học sinh giỏi các trường chuyên khu vực duyên hải và đồng bằng bắc bộ năm 2015 môn Vật Lý khối 11 của trường chuyên NINH BÌNH
  • 15
  • 1
  • 14
• Đề thi đề xuất kì thi học sinh giỏi các trường chuyên khu vực duyên hải và đồng bằng bắc bộ năm 2015 môn Vật Lý khối 11 của trường chuyên HÙNG VƯƠNG PHÚ THỌ
  • 13
  • 959
  • 1
• Đề thi đề xuất kì thi học sinh giỏi các trường chuyên khu vực duyên hải và đồng bằng bắc bộ năm 2015 môn Vật Lý khối 11 của trường chuyên NGUYỄN BỈNH KHIÊM, QUẢNG NAM
  • 8
  • 1
  • 2

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(280 KB - 7 trang) - Đề thi đề xuất kì thi học sinh giỏi các trường chuyên khu vực duyên hải và đồng bằng bắc bộ năm 2015 môn Vật Lý khối 11 của trường chuyên HƯNG YÊN Tải bản đầy đủ ngay ×